PLC คืออะไร

เข้าใจเพียง 10 นาที!
คำอธิบายครบถ้วนเกี่ยวกับ PLC ที่สำคัญสำหรับระบบอัตโนมัติ

ในประเทศญี่ปุ่น การนำเครื่องจักรและอุปกรณ์เป็นระบบอัตโนมัติมีความก้าวหน้ามาตั้งแต่ทศวรรษ 1980 ในอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์
อย่างที่คุณทราบแล้วว่าอุปกรณ์อัตโนมัติและหุ่นยนต์อุตสาหกรรมถูกนำมาใช้ในสายการผลิตการประกอบและการแปรรูปต่างๆ มากมาย
อุปกรณ์ที่เรียกว่า PLC (Programmable Logic Controllers หรือ Programmable Controllers) มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการทำงานของเครื่องจักรประเภทนี้ เราจะเริ่มด้วยการอธิบายพื้นฐานของ PLC อย่างครบถ้วน จากนั้นจึงอธิบายโครงสร้าง ประเภท และภาษาการเขียนโปรแกรมของอุปกรณ์เหล่านี้

PLC คืออะไร และอะไรทำให้ PLC เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในระบบอัตโนมัติของเครื่องจักร?

PLC มีประโยชน์อย่างมากในการทำให้สายการผลิตเป็นแบบอัตโนมัติ แต่ยังรองรับสิ่งอำนวยความสะดวกในชีวิตประจำวัน เช่น ลิฟต์ โรงงานน้ำและน้ำเสีย เขื่อน โรงงานผลิต และสวนสนุกอีกด้วย
หากจะอธิบายอย่างสั้นๆ ว่า PLC ก็เหมือนกับ “คอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก” นั่นแหละ คุณอาจจะเข้าใจ PLC ได้ง่ายขึ้นหากคิดว่า PLC เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมเครื่องจักรโดยใช้คำสั่งการเขียนโปรแกรม
ก่อนที่จะมี PLC วงจรไฟฟ้าได้รับการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นโดยใช้รีเลย์ ตัวตั้งเวลา และอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อทำการ "ควบคุมลำดับ" เพื่อสั่งการเครื่องจักรตามลำดับ

อย่างไรก็ตาม PLC ทำให้สามารถควบคุมเครื่องจักรได้อย่างอิสระโดยเพียงแค่คำสั่งการเขียนโปรแกรม
นอกเหนือจากการเปิด/ปิดเอาต์พุตแล้ว การควบคุมที่จัดทำโดย PLC ยังสามารถประมวลผลโดยใช้การทำงานขั้นสูงได้ (เช่น การควบคุม PID และการควบคุมความเร็วแบบ S-curve) ฟังก์ชันการทำงานของ PLC ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องตลอดหลายปีที่ผ่านมา

เมื่อเร็วๆ นี้ ความก้าวหน้าทางการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัล (DX) ทำให้ PLC กลายมาเป็นหนึ่งในส่วนประกอบสำคัญเบื้องหลัง IoT และโรงงานอัจฉริยะ
ในอดีต PLC สามารถดำเนินการง่ายๆ เช่น การบวกและการลบได้เท่านั้น แต่ในปัจจุบัน PLC สามารถจัดการกับฟังก์ชันตรีโกณมิติ เช่น ไซน์ โคไซน์ และแทนได้
ตัวอย่างเช่น PLC สามารถใช้เพื่อคำนวณมุมที่ลมพัดกระทบใบพัดในระบบผลิตพลังงานลมได้อย่างเหมาะสมที่สุดเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

โครงสร้างภายใน ประเภท ข้อดีข้อเสียของ PLC มีอะไรบ้าง?

ในหัวข้อก่อนหน้านี้ เราได้อธิบายไว้แล้วว่า PLC นั้นเหมือนกับ “คอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก” แต่ตอนนี้เราจะมาดูโครงสร้างภายใน ฟังก์ชันการทำงาน และประเภทที่มีจำหน่ายกัน

ประการแรก PLC มาพร้อมกับ "หน่วยอินพุต" ที่จับสัญญาณจากสวิตช์และเซ็นเซอร์ต่างๆ
ส่วนประกอบหลักของ PLC ประกอบด้วย “หน่วยประมวลผล MPU*” ที่ประมวลผลสัญญาณอินพุตและ “หน่วยหน่วยความจำ” ที่จัดเก็บโปรแกรมและข้อมูล
ส่วนประกอบหลักยังได้แก่ “หน่วยเอาต์พุต” สำหรับส่งออกผลลัพธ์การประมวลผลของ MPU ไปยังอุปกรณ์ภายนอก และ “หน่วยจ่ายไฟ” สำหรับจ่ายไฟที่จำเป็น
(*ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่ประมวลผลบนซีพียู)

ผลิตภัณฑ์มี 2 ประเภท ได้แก่ ประเภท “บล็อคเล็ก” ที่รวมฟังก์ชันทั้งหมดไว้ในกล่องเดียว และประเภท “บล็อคประกอบ” ที่ให้ผู้ใช้รวมและปรับแต่งโมดูลต่างๆ ได้อย่างอิสระ โดยแบ่งตามฟังก์ชันการใช้งาน ข้อดีและข้อเสียของแต่ละประเภทมีดังนี้

【ประเภทบล็อคเล็ก】

ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดของประเภทนี้คือมีขนาดเล็กและราคาไม่แพง ทำให้ติดตั้งได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือขาดความยืดหยุ่น เนื่องจากฟังก์ชันพื้นฐานรวมอยู่ในกล่องเดียว
นอกจากนี้ยังมีความจุของโปรแกรมและจุด I/O ที่จำกัด และยังขาดคุณสมบัติขั้นสูงอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม หากระบบของบริษัทคุณมีขนาดเล็กและต้องการการควบคุมแบบง่ายๆ เพียง PLC แบบบล็อกขนาดเล็กก็เพียงพอแล้ว

【ประเภทบล็อคก่อสร้าง】

เนื่องจากโมดูล (บล็อค) ที่จำเป็นถูกประกอบเข้าด้วยกัน ข้อดีของประเภทนี้คือให้การควบคุมที่ยืดหยุ่นซึ่งเหมาะกับเครื่องจักรและระบบของบริษัทของคุณ บางครั้งยังมีโมดูลฐานสำหรับติดตั้งโมดูลด้วย
โดยการขยายโมดูล I/O ประเภทนี้สามารถรองรับแอปพลิเคชันการควบคุมขนาดใหญ่ที่มีจุด I/O หลายหมื่นจุด
สำหรับระบบสำคัญที่ไม่สามารถปิดระบบได้ เช่น โครงสร้างพื้นฐานสาธารณะ สามารถใช้การสำรองข้อมูลเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือได้
อย่างไรก็ตาม มันมีราคาแพงกว่าแบบบล็อคเล็กเนื่องจากจะต้องซื้อตามแต่ละโมดูล

โมดูลสำหรับประเภทบล็อคอาคารได้แก่ โมดูล CPU, โมดูล I/O และโมดูลแหล่งจ่ายไฟ
โมดูล CPU บางตัวมาพร้อมคุณลักษณะที่เป็นประโยชน์ เช่น ความสามารถในการดาวน์โหลดข้อมูลการตั้งค่าจากเครื่องโฮสต์เพื่อเปลี่ยนการตั้งค่า PLC หรือในทางกลับกันก็คือการอัพโหลดข้อมูลบันทึกที่รวบรวมโดย PLC
ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ โมดูลการสื่อสาร (อีเธอร์เน็ต รวมถึงฟิลด์บัสเช่น PROFIBUS หรือ DeviceNet) ที่ใช้สำหรับการสื่อสารบนเครือข่ายเฉพาะ และโมดูลการกำหนดตำแหน่งที่ใช้สำหรับการควบคุมตำแหน่งเครื่องจักรด้วยพัลส์ความเร็วสูงก็มีจำหน่ายเช่นกัน

ประเภทใดบ้างที่เป็นกระแสหลัก และภาษาใดบ้างที่ใช้สร้างโปรแกรมควบคุมด้วย PLC

คุณลักษณะหลักประการหนึ่งของ PLC คือสามารถตั้งโปรแกรมให้เปลี่ยนแปลงการทำงานและเวลาของเครื่องจักรได้อย่างอิสระ
ฉันจะต้องทำอย่างไรเพื่อสร้างโปรแกรมควบคุม PLC โดยทั่วไป ผู้ใช้จะต้องติดตั้งซอฟต์แวร์เฉพาะ (เครื่องมือสนับสนุนการเขียนโปรแกรม) ที่ผู้ผลิต PLC จัดเตรียมให้บนพีซีของตน จากนั้นจึงถ่ายโอนโปรแกรมควบคุมที่สร้างด้วยซอฟต์แวร์ไปยัง PLC ของตน

เมื่อสร้างโปรแกรมสำหรับ PLC ผู้ผลิต PLC แต่ละรายจะใช้ภาษาของตนเองโดยทั่วไป
อย่างไรก็ตาม PLC จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังนำภาษาที่สอดคล้องกับมาตรฐานคณะกรรมาธิการอิเล็กโทรเทคนิคระหว่างประเทศ (IEC) “IEC61131-3” มาใช้
ภาษาการเขียนโปรแกรมทั้งห้าภาษาต่อไปนี้ใช้ใน “IEC61131-3”:

【ภาษา PLC】

รายการคำแนะนำ(อิล)ภาษานี้คือภาษาข้อความที่มีคำสั่งคล้ายกับแอสเซมเบลอร์ของไมโครคอมพิวเตอร์ เช่น “LD” “OR” และ “AND” มีประโยชน์ในการทำให้แอปพลิเคชันมีขนาดเล็กลงและเร็วขึ้น แต่มีจุดอ่อนในแง่ของประสิทธิภาพในการเขียนโปรแกรมและการบำรุงรักษา

ภาษาที่ใช้กันทั่วไปที่สุดคือLD (ไดอะแกรมบันได)-
ภาษา LD เป็นที่นิยมเพราะว่ามันคล้ายกับสัญลักษณ์ไดอะแกรมลำดับที่ใช้ในอดีตและวิศวกรสามารถเข้าใจได้ง่ายกว่า

การFBD (แผนภาพบล็อกฟังก์ชัน)ภาษาช่วยให้ผู้ใช้สามารถรวมบล็อคฟังก์ชันกราฟิก (เช่น การบวกและการลบ) เพื่อสร้างตรรกะเลขคณิต โปรแกรมและวงจรที่ใช้บ่อยสามารถนำมาใช้ซ้ำได้ง่ายขึ้นโดยการใช้บล็อคฟังก์ชัน

การST (ข้อความโครงสร้าง)ภาษานี้คือภาษาข้อความมีโครงสร้างที่ใช้พื้นฐานมาจากภาษา PASCAL
มันคล้ายกับภาษา C จึงเหมาะกับวิศวกรซอฟต์แวร์
มีประโยชน์อย่างมากสำหรับการควบคุมที่ซับซ้อนและการซ้อนเงื่อนไขของสาขาที่ยากต่อการนำไปใช้ในภาษาแลดเดอร์

การSFC (แผนภูมิฟังก์ชันลำดับ)ภาษาคือภาษาเชิงกราฟิกที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างคำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับเงื่อนไขและกระบวนการการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการในสายการผลิตได้
กระบวนการแต่ละอย่างจะแสดงด้วยขั้นตอนรูปกล่อง
เมื่อเงื่อนไขการเปลี่ยนแปลงเสร็จสมบูรณ์ ขั้นตอนถัดไปในลำดับจะถูกดำเนินการ (เรียกว่า การเปิดใช้งาน)

จนถึงตอนนี้ เราได้แนะนำคุณลักษณะของภาษาที่ใช้ในการพัฒนาโปรแกรมสำหรับ PLC คร่าวๆ แล้ว ดังที่ได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ ผู้ผลิตแต่ละรายมีเครื่องมือสนับสนุนการเขียนโปรแกรมเฉพาะของตนเอง
เครื่องมือบางตัวรองรับภาษาทั้งหมดเหล่านี้ ในขณะที่บางตัวรองรับเฉพาะภาษาที่ใช้กันทั่วไปเพียงไม่กี่ภาษาเท่านั้น

ในการเลือก PLC สิ่งแรกที่ต้องทำคือพิจารณาขนาดของเครื่องจักรหรือระบบที่ต้องการควบคุม
จากนั้นตรวจสอบประเภท PLC (ประเภทบล็อกเล็กหรือประเภทบล็อกอาคาร) ฟังก์ชันและประสิทธิภาพการทำงานตามเป้าหมายการควบคุมอย่างระมัดระวัง
ในส่วนของฮาร์ดแวร์ PLC บางตัวสามารถควบคุมประสิทธิภาพสูงได้ด้วยความเร็วเพียงไม่กี่มิลลิวินาที สำหรับซอฟต์แวร์ สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาความง่ายในการเขียนโปรแกรมและฟังก์ชันการทำงานของเครื่องมือสนับสนุนการเขียนโปรแกรม

PLC รุ่นล่าสุดมาพร้อมกับคุณสมบัติมากมายจนเราไม่สามารถกล่าวถึงทั้งหมดได้ในที่นี้
หากคุณมีคำถามหรือข้อสงสัยเกี่ยวกับการใช้งาน PLC หรือต้องการข้อมูลเพิ่มเติม โปรดไปที่เว็บไซต์ของเราโดยใช้ ลิงก์ ต่อไปนี้:

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

หน้าแรก